采用網(wǎng)絡(luò)云的移動核心網(wǎng)虛擬化應(yīng)用(全文)

1、采納XX絡(luò)云的移動核心XX虛擬化應(yīng)用ThepplictionofVirtuliztiononTheMobileCoreNetworkBsedonCouldMngementLIFeng-Feng（HebeiCommunictionDesign&ConsulttionCo.，LTD，ThesecondIntegrtedCommunictionDesignInstitute，Shijizhung，050021，Chin）bstrct：Bsedonthecurrentproblemsofmobilecorenetwork，thispperdiscussesthreekindsofkeytechnolo

2、gy：thesoftwredefinednetwork（SDN），networkfunctionvirtuliztion（NFV）ndcouldmngementrchitecture.Wepplythethreetechniquestothemobilecorenetwork；proposefuturerchitectureofthemobilecorenetwork；providereferencetosolvetheproblemonlrgemountofdtndflow.Keyword：virtuliztion；networkfunctionvirtuliztion；softwre-de

3、finednetworks；couldmngement一、移動核心XX的進展現(xiàn)狀移動核心XX主要負責(zé)系統(tǒng)內(nèi)部信息的交換、安全治理以及與其它通信系統(tǒng)進行信息交流，從而完成整個通信系統(tǒng)的傳遞工作。對于整個XX絡(luò)的順暢運行具有重要作用。隨著通信技術(shù)變革，移動核心XX也在不斷演進：最初的以TDM交換為主進行基本的語音通信；到分組域的引入來滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求；再到軟交換技術(shù)的實現(xiàn)，將操縱和承載完全分離，通過服務(wù)器上的軟件實現(xiàn)呼叫操縱功能，系統(tǒng)不需要單獨鋪設(shè)XX絡(luò)，采納XX絡(luò)共享實現(xiàn)統(tǒng)一治理與維護，極大的降低成本；最后到現(xiàn)在的IMSXX絡(luò)，支持多元化的接入、支持無縫移動性 TOC o 1-5 h z 和業(yè)

4、務(wù)連續(xù)性，以及近期已逐步建設(shè)完成并商用的EPC架構(gòu)XX絡(luò)，實現(xiàn)全IP承載，簡化XX絡(luò)協(xié)議，提供高效的信號指令操縱與實現(xiàn)流程，降低業(yè)務(wù)連接時延?？傮w來說，移動核心XX是向多元化進展，利用寬帶及互聯(lián)XX技術(shù)，不斷加速通信事業(yè)進展和融合，從而為用戶提供更多簡單、便捷、多樣化業(yè)務(wù)。二、移動核心XX目前面臨的問題隨著智能終端普及和移動互聯(lián)XX業(yè)務(wù)的井噴式進展，XX絡(luò)中的流量和信令處于爆炸性增長，這對XX絡(luò)容量和性能本身提出了更高的要求。然而，運營商的收入和利潤卻并不隨XX絡(luò)流量大幅增長。其主要原因是運營業(yè)務(wù)已從語音短信向高速數(shù)據(jù)遷移，從而給XX絡(luò)造成了巨大負荷壓力。為了應(yīng)對日益增長的數(shù)據(jù)流量，運營商不得

5、不加大投資力度，縮短投資建設(shè)周期，對移動XX絡(luò)進行新建、升級或改造，造成巨額資本支出（CPEX）和運營成本（OPEX）。另外，不同的無線技術(shù)造成多種制式XX絡(luò)并存，各制式XX絡(luò)縱向分布、相互封閉。同一用戶可能同時是其他XX絡(luò)用戶，但申請業(yè)務(wù)、感知度無法統(tǒng)一。而在現(xiàn)有XX絡(luò)架構(gòu)下，很難統(tǒng)籌部署XX絡(luò)感知能力，無法感知XX絡(luò)情況、用戶分布情況，也無法提升XX絡(luò)智能進行自適應(yīng)調(diào)整和策略部署?？傊苿踊ヂ?lián)XX時代，運營商迫切需要降低CPEX和OPEX,提升XX絡(luò)開放性和業(yè)務(wù)效率；迫切需要提升XX絡(luò)智能化、加強XX絡(luò)操縱能力；迫切需要提升負載分擔(dān)、容量統(tǒng)籌調(diào)度及XX絡(luò)的可擴展性。而有效解決這些問題，實

6、現(xiàn)XX絡(luò)治理靈活性，設(shè)備高利用率，降低運維成本，是各大運營商必須真正思考的問題。目前，傳統(tǒng)以硬件為主導(dǎo)的設(shè)備產(chǎn)品XX絡(luò)架構(gòu)已難以適應(yīng)未來高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進展需求。因此需要顛覆傳統(tǒng)電信設(shè)備認識理念，利用新技術(shù)來支撐新業(yè)務(wù)模式，對XX絡(luò)資源有定制化的訴求，包括設(shè)備形態(tài)、配置治理、擴容升級等方面。在移動互聯(lián)XX領(lǐng)域，SDN技術(shù)中引入XX絡(luò)功能虛擬化（NFV），并基于NFV實現(xiàn)核心XX云治理成為解決設(shè)備通用化、業(yè)務(wù)快速上線和資源靈活治理與共享，XX絡(luò)建設(shè)和維護成本可控，實現(xiàn)利潤可持續(xù)增長的新契機。三、熱點技術(shù)分析SDN架構(gòu)介紹圖1SDN架構(gòu)圖SDN的概念為XX絡(luò)創(chuàng)新帶來了新的機會，最初起源于斯坦福大學(xué)提出

7、的OpenFlow協(xié)議，應(yīng)用于校園XX絡(luò)，解決XX絡(luò)創(chuàng)新和封閉設(shè)備體系之間的矛盾。后來逐步推廣，至今已成為XX絡(luò)領(lǐng)域研究的熱點。它是一種新型的XX絡(luò)構(gòu)架，精髓理念有兩點：一是將XX絡(luò)的操縱平面及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進行分離；二是XX絡(luò)集中操縱，并具備可編程能力。SDN構(gòu)架如圖1：在SDN構(gòu)架中，XX絡(luò)被劃分為3個層面，分別是應(yīng)用層、操縱層和基礎(chǔ)設(shè)施層。其中應(yīng)用層包括各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用；操縱層主要負責(zé)處理數(shù)據(jù)平面資源的編排，維護XX絡(luò)拓撲、狀態(tài)信息等；基礎(chǔ)設(shè)施層負責(zé)基于流的數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)發(fā)和狀態(tài)收集?；A(chǔ)設(shè)施層為轉(zhuǎn)發(fā)層，是一個無智能的快速轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備；XX絡(luò)所有智能設(shè)備集中在XX絡(luò)操縱層，由操縱器對轉(zhuǎn)發(fā)面進行轉(zhuǎn)發(fā)

8、策略的調(diào)度和治理，支持運行在XX絡(luò)操縱器之上的不同業(yè)務(wù)。SDN帶來了IP領(lǐng)域一輪新的變革，為核心XX虛擬化提供動態(tài)靈活的傳輸構(gòu)架，以滿足其分布式的對虛擬機、工作負載等高度協(xié)調(diào)和操縱的要求。它能對電信XX絡(luò)的所有領(lǐng)域添加操縱，并將云操縱和XX絡(luò)操縱連接起來，且集成了XX絡(luò)操縱和系統(tǒng)構(gòu)架、云治理等服務(wù)。XX絡(luò)虛擬化及XX絡(luò)功能虛擬化XX絡(luò)虛擬化（NV）通常認為是對物理XX絡(luò)及其組件（如交換機、端口及路由器）進行抽象，并從中分離XX絡(luò)業(yè)務(wù)流量的一種方式。采納XX絡(luò)虛擬化可以將多個物理XX絡(luò)抽象為一個虛擬XX絡(luò)，或者將一個物理XX絡(luò)分割為多個邏輯XX絡(luò)。它打破了XX絡(luò)物理設(shè)備層和邏輯業(yè)務(wù)層之間的綁定關(guān)

9、系，每個物理設(shè)備被虛擬化的XX元所取代，治理員能夠?qū)μ摂MXX元進行配置以滿足其獨特的需求。XX絡(luò)功能虛擬化（NFV）最早是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）從XX絡(luò)運營商的角度出發(fā)提出的一種軟件和硬件分離的架構(gòu)，主要是希望通過標(biāo)準(zhǔn)化的IT虛擬化技術(shù)，采納業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的大容量服務(wù)器、存儲和交換機承載各種各樣的XX絡(luò)軟件功能，實現(xiàn)軟件的靈活加載，從而可以在數(shù)據(jù)中心、XX絡(luò)節(jié)點和用戶端等不同位置靈活部署。隨著軟件虛擬化、軟件定義XX絡(luò)（SDN）等技術(shù)的進展，利用分布式軟件技術(shù)實現(xiàn)XX絡(luò)功能集合理抽象、分割以及靈活調(diào)度，已經(jīng)逐步成為XX絡(luò)功能虛擬化的主流實現(xiàn)模式。核心XX云治理核心XX虛擬化后，將打破現(xiàn)有以X

10、X元為中心的軟硬件緊耦合的治理模式，轉(zhuǎn)向以資源為中心軟硬件松耦合的治理模式，從而實現(xiàn)跨域、跨地區(qū)、跨平臺集中治理，實現(xiàn)資源智能調(diào)度，這就是基于NFV的核心XX云治理。與傳統(tǒng)電信核心XX治理相比，核心XX云治理增加了對硬件資源、虛擬資源層、虛擬化XX元以及完整XX絡(luò)功能治理和調(diào)度。實現(xiàn)核心XX云治理的XX元功能包括虛擬設(shè)施治理，虛擬XX元治理和虛擬業(yè)務(wù)編排。核心XX云系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：1）虛擬設(shè)施治理主要負責(zé)采集硬件資源和虛擬資源的狀態(tài)信息并上報給虛擬XX元治理，實現(xiàn)資源監(jiān)測、故障監(jiān)測和上報；接收來自上層的應(yīng)用請求并進行認證，通過操縱虛擬機治理器來執(zhí)行上層應(yīng)用請求，實現(xiàn)資源的遷移和彈性伸縮。2

11、)虛擬XX元治理負責(zé)虛擬XX絡(luò)功能的生命周期治理及資源使用情況的監(jiān)控，包括VNF的添加、刪除、更改、查詢和容量伸縮等。3)業(yè)務(wù)編排負責(zé)基礎(chǔ)設(shè)施和VNF的治理和編排，進而實現(xiàn)完整的XX絡(luò)服務(wù)。以LTE為例，業(yè)務(wù)編排可以通過對MME、HSS、S/P-GW的功能進行虛擬XX絡(luò)功能的編排，進而提供一個完整的LTEXX絡(luò)服務(wù)。它可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口提供跨數(shù)據(jù)中心和跨廠家的協(xié)同治理。四、采納XX絡(luò)云治理的基于SDN的NFV移動核心XX架構(gòu)當(dāng)前通信運營商需要面對互聯(lián)XX和應(yīng)用服務(wù)商的激烈競爭，不斷提供各種增值服務(wù)、差異化服務(wù)來滿足用戶需求。而傳統(tǒng)XX絡(luò)資源配置復(fù)雜，效率低，投資成本及設(shè)備能耗高，因此采納新的技術(shù)

12、架構(gòu)是運營商急需考慮的問題。因此，將云的治理方式、軟件定義和XX絡(luò)功能虛擬化的技術(shù)進行融合，構(gòu)建移動核心XX架構(gòu)，可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活擴展、靈活配置，有助于運營商提升配置和維護效率，縮短新業(yè)務(wù)部署時間，降低開展新業(yè)務(wù)風(fēng)險，快速提供各種差異化服務(wù)。而且通過XX絡(luò)功能虛擬化運營商可以很容易在XX絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)上構(gòu)建多種虛擬XX絡(luò)環(huán)境，為不同用戶提供服務(wù)，最大程度的提高XX絡(luò)資源利用率。從而對XX絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)通用化和統(tǒng)一化，減少XX絡(luò)設(shè)備的投資維護成本和設(shè)備能耗?；赟DN的虛擬化移動核心XX架構(gòu)如圖3所示：架構(gòu)分為4層，分別為接入層、轉(zhuǎn)發(fā)層、操縱層和業(yè)務(wù)層。接入層為目前的2GXX、3GXX、Wi-FiXX、

13、LTEXX等其他無線接入XX。在接入層和轉(zhuǎn)發(fā)層之間部署虛擬化的接入適配XX元。接入適配XX元北向與轉(zhuǎn)發(fā)層接口，采納標(biāo)準(zhǔn)接口；南向與無線接入XX絡(luò)接口，適配各接入制式。由于現(xiàn)XX移動軟交換和LTEXX絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)了操縱面與媒體轉(zhuǎn)發(fā)面的分離，因此轉(zhuǎn)發(fā)層在操縱層的調(diào)度下只負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)流量包。實現(xiàn)XX絡(luò)中MGW/GGSN/PDSN/SGW/PGW的媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能。媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能由SDN的XX絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備來承擔(dān)，由SDN操縱器實現(xiàn)對轉(zhuǎn)發(fā)面設(shè)備的治理和策略的下發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)面設(shè)備可以基于通用硬件平臺來實現(xiàn)，提高轉(zhuǎn)發(fā)能力。操縱層包括操縱XX元及數(shù)據(jù)庫XX元。操縱XX元實現(xiàn)移動XX絡(luò)所有的操縱功能，如呼叫操縱、路由選擇、XX絡(luò)

14、感知、策略部署等功能，將涵蓋MSCServer/SGSN/PDSN/SGW/PGW/MME等XX元的操縱功能，數(shù)據(jù)庫XX元實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲、用戶數(shù)據(jù)存儲、用戶的認證、鑒權(quán)等功能。例如HSS/HLR/等功能。操縱XX元和數(shù)據(jù)庫XX元運營商可以采納云的治理模式利用軟件方式對各個虛擬XX元進行治理，對支撐系統(tǒng)進行業(yè)務(wù)編排，從而在全XX范圍調(diào)度資源，提升操縱層XX元可擴展性，實現(xiàn)資源統(tǒng)籌調(diào)度。業(yè)務(wù)層通過與操縱層協(xié)同實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，通過操縱層定義的開發(fā)PI調(diào)用XX絡(luò)業(yè)務(wù)。采納云治理的移動核心XXSDN的NFV構(gòu)架可以滿足大數(shù)據(jù)處理的需求，很好的實現(xiàn)全XX資源的虛擬化，達到調(diào)度全XX資源，解決流量高峰沖擊的

15、問題；還能幸免重復(fù)建設(shè)，幸免多制式的無線XX建多個核心XX，有利的降低了運營商的CPEX及OPEX;通過采納SDN架構(gòu)將增加XX絡(luò)感知能力及策略操縱能力，提升XX絡(luò)智能，增強XX絡(luò)操縱、業(yè)務(wù)快速部署的能力。五、結(jié)束語本文從移動核心的進展趨勢入手，深入分析了移動寬帶、互聯(lián)XX對傳統(tǒng)電信業(yè)的沖擊，使得電信運營商必須采取措施應(yīng)對馬上到來的問題。運用軟件定義XX絡(luò)并實現(xiàn)XX元的虛擬化、采納云技術(shù)對XX絡(luò)進行治理，這些技術(shù)已經(jīng)逐步進入運營商的視野，由于這些技術(shù)的特點和所具體的優(yōu)勢，將正在成為電信業(yè)未來的進展趨勢，但相關(guān)的技術(shù)實現(xiàn)還需要進一步研究。參考文獻NetworkFunctionVirtuliztionR.IntroductoryWhitePper.SDNndOpenFlowWorldcongress.October22-24，20XX.羅萱，黃保青，